[IT비즈뉴스 최태우 기자] 항만보안과 감시, 기뢰대항책, 수중수색과 구조는 모두 위험한 임무다.

지속적으로 꼭 필요한 수중 검사 또는 수색이 요구되는 경우 원격조종 수중로봇(ROV)은 안전을 보장하고, 구조작업을 빠르게 지원하며, 해양생태계의 비밀을 밝히기 위해 사용되고 있다.

비디오가 장착된 ROV는 장시간 동안 접근하기 어려운 심해 영역에 머무를 수 있다. ROV가 효과적으로 작동하려면 임무별 활동을 수행하기 위한 페이로드의 공간을 확보해야 한다.

이를 통해 해류의 변화를 견디는 데 필요한 추력을 낼 수 있고, 주변환경에 안정적인 시야를 확보하기 위해서는 견고한 고밀도 전력분배네트워크(PDN)가 필요하다.

1999년 설립된 비디오레이(VideoRay)는 전세계 기술·미션파트너와 협력하며 소형 ROV를 개발하는 기업이다.  

비디오레이가 개발한 계류식 수중 ROV는 호스트 플랫폼이나 선박에서 제공되는 전력을 통해 최대 305m의 깊이에서 운용될 수 있도록 설계됐다.

특히 이 ROV는 크기, 무게와 전개속도 제한이 있는 어려운 임무를 처리하도록 특수 설계됐으며 고해상도 비디오와 교체식/모듈형 시스템이 도입됐다.

앞서 언급한대로, ROV는 맡은 임무를 수행하기 위해 설계디자인은 줄이면서 정교한 고밀도 전력분배네트워크(PDN)를 구현하기 위해 바이코(Vicor)와 협력했다.

많은 설계요소 중 온보드 부품의 전력밀도를 높이기 위해서는 시스템에서 요구되는 다양한 기술적인 이슈에 능동적으로 대응하고, 유연성과 확장성을 높이기 위한 모듈형 설계를 선택하는 것은 매우 중요하다.

양사는 부피가 큰 히트싱크, EMI필터 시스템의 필요성을 줄이는 방식으로 전력밀도를 높여 효율성은 개선하고, EMI노이즈는 줄이기 위한 설계디자인을 구현했다.

여기에는 바이코 DCM 시리즈 컨버터가 사용됐으며 메인추진기와 제어부품에 공급되는 전력망(400VDC)에서 저전압 전력을 구현, 안정적으로 공급하는 데 성공했다.

DCM 시리즈 DC-DC 컨버터는 모니터링과 자동종료 기능을 통합한 소형 풋프린트에서 높은 전력밀도를 제공하고, 긴 테더에서의 큰 전압강하를 허용하기 위해 넓은 입력전압 범위를 제공하는 점이 특징이다.

비디오레이 프로4 메인 컨트롤러에 사용된 바이코 BCM 버스컨버터는 선박의 정류된 교류전압(AC)을 72V 직류전압(DC)로 안정적으로 변환, 테더를 통해 ROV에 분배하는 PDN 아키텍처의 핵심소자로 활용됐다.

열 관리를 위해 고급 히트싱크 및 액티브 쿨링을 사용하는 이 버스컨버터의 상단에는 고전압 BCM 모듈이 탑재돼 있다.

BCM은 매우 효율적인 공진탱크 기반의 DC-DC 컨버터 아키텍처인 바이코의 SAC(Sine Amplitude Converter) 토폴로지를 기반으로 양방향 고정비율 DC-DC 변환작업을 수행한다.

광범위한 용도를 지원하기 위한 36~800V의 입력전압 범위와 다양한 K 팩터별 전압변환 효율성을 제공하며 통합형 PMBus 텔레메트리, 컨트롤 및 EMI필터가 하나로 통합돼 있다. 

BCM은 최대 2,400W/in³의 전력밀도를 제공하며 98%의 최대효율성을 제공한다. 입력전압을 고전력 어레이에 병렬로 연결하고, 출력을 직렬이나 병렬로 연결하면서 단일 모듈 대비 훨씬 더 높은 출력전압을 제공한다.

비디오레이는 배터리 구동식 ROV의 경우에는 배터리 관리를 위한 정전류/정전압 제어기능이 있는 바이코의 PRM 벅-부스트 컨버터를 활용하고 있다. 영전압스위칭(ZVS) 아키텍처가 적용된 PRM 벅-부스트 레귤레이터로 넓은 입력전압 범위를 수용하면서 레귤레이션이 가능한 이점이 있다.